DE10121551B4

DE10121551B4 - Rückwärts leitende Thyristoreinrichtung

Info

Publication number: DE10121551B4
Application number: DE10121551A
Authority: DE
Inventors: Noritoshi Hirano; Yoshihiro Yamaguchi; Katsumi Satoh
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2001-05-03
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2021-05-04
Also published as: JP2002043561A; DE10121551A1; US20020030199A1; US6388276B1; CH695519A8; CH695519A5; JP4416288B2

Abstract

Rückwärts leitende Thyristoreinrichtung, bei der eine Diode und ein Thyristor antiparallel verbunden und auf demselben Substrat gebildet sind, wobei die Thyristoreinrichtung folgendes aufweist:
– ein Halbleitersubstrat (1) von einem ersten Leitfähigkeitstyp;
– einen Diodenbereich (2) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp der Diode, der in einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) gebildet ist; und
– einen Basisbereich (2') vom zweiten Leitfähigkeitstyp des Thyristors, der in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) so gebildet ist, daß er von dem Diodenbereich (2) des zweiten Leitfähigkeitstyps durch einen Trennbereich (C) getrennt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Trennbereich einen Dünnschichtbereich (8) vom zweiten Leitfähigkeitstyp und einen Schutzringbereich (7) vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist,
und daß der Dünnschichtbereich (8) und der Schutzringbereich (7) in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) gebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine rückwärts leitende Thyristoreinrichtung, bei der eine Diode und ein Thyristor antiparallel verbunden und auf demselben Substrat gebildet sind, wobei die Thyristoreinrichtung folgendes aufweist: ein Halbleitersubstrat von einem ersten Leitfähigkeitstyp einen Diodenbereich von einem zweiten Leitfähigkeitstyp der Diode, der in einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist; und einen Basisbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp des Thyristors, der in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats so gebildet ist, daß er von dem Diodenbereich des zweiten Leitfähigkeitstyps durch einen Trennbereich getrennt ist.
Im allgemeinen sind bei einer rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung ein Abschaltthyristor (nachstehend kurz: GTO-Thyristor) und eine Freilaufdiode miteinander antiparallel verbunden. 8 ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung, die allgemein mit 500 bezeichnet ist.
Die rückwärts leitende Thyristoreinrichtung weist folgendes auf: einen Diodenbereich, der mit A in 8 angedeutet ist, einen GTO-Thyristorbereich, der in 8 mit B bezeichnet ist, und einen Trennbereich C, der zwischen diesen beiden Bereichen eingeschlossen ist.
Bei dieser rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung ist eine p-Schicht 502 mit einer Schichtdicke von ca. 90 μm auf einer ersten Hauptoberfläche eines N^– -Siliziumsubstrats 501 ausgebildet, das die erste Hauptoberfläche und eine zweite Hauptoberfläche hat. Zur elektrischen Trennung zwischen dem Diodenbereich A und dem GTO-Thyristorbereich B ist die p-Schicht 502 des Trennbereichs C in Form einer Rille geätzt, die eine Tiefe von ca. 60 μm und eine Breite von ca. 5 mm hat.
Dadurch wird ein Widerstandswert zwischen dem Diodenbereich A und dem GTO-Thyristorbereich B von etwa 300 bis 500 Ω erreicht. Ferner ist eine n-Schicht 503 auf der p-Schicht 502 in dem GTO-Thyristorbereich B gebildet.
Ferner ist eine n⁺-Schicht 504 auf einer zweiten Hauptoberfläche des n^–-Siliziumsubstrats 501 gebildet, und eine p-Schicht 505 und eine n⁺⁺-Schicht 506 sind auf der n⁺-Schicht 504 gebildet.
Außerdem ist eine Kathodenelektrode 510 auf der n-Schicht 503 in dem GTO-Thyristorbereich B angeordnet, und eine Steuerelektrode 511 ist auf der p-Schicht 502 angeordnet. Ferner ist eine Kathodenelektrode 512 auf der p-Schicht 502 in dem Diodenbereich A angeordnet.
Eine Anodenelektrode 513 ist auf der zweiten Hauptoberfläche des n^–-Siliziumhalbleitersubstrats 501 als gemeinsame Elektrode für den Diodenbereich A und den GTO-Thyristorbereich B angeordnet.
9 ist ein Schaltbild der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung 500. Die p-Schicht 502 und die n⁺-Schicht 504, die in 8 gezeigt sind, bilden den Diodenbereich, während die n-Schicht 503, die p-Schicht 502, die n⁺-Schicht 504 und die p-Schicht 505 den GTO-Thyristorbereich bilden.
Bei der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung 500 ist jedoch die Oberfläche des Trennbereichs C, der den Diodenbereich A von dem GTO-Thyristorbereich B trennt, groß, was ein Hindernis bei der Größenverringerung der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung 500 ist. Wenn ferner eine Vielzahl von rückwärts leitenden Thyristoreinrichtungen 500 auf einem großen Wafer gefertigt werden sollen, werden die p-Schichten 502 in bezug auf die Tiefe innerhalb des Wafers ungleichmäßig geätzt, und daher sind die Isolationseigenschaften der Trennbereiche C nicht gleichmäßig.

Eine rückwärts leitende Thyristoreinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der EP 0 621 643 A1 bekannt. Dort weist der Trennbereich einen Dünnschichtbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp auf, der in der Hauptfläche des Halbleitersubstrats gebildet ist, wobei der Dünnschichtbereich durch eine Nut in dem Trennbereich realisiert wird. Der Trennbereich der herkömmlichen Vorrichtung besitzt auch ringförmige Bereiche vom zweiten Leitfähigkeitstyp sowie ringförmige Bereiche vom ersten Leitfähigkeitstyp, die abwechselnd nebeneinander angeordnet und auf einer Anodenelektrode angebracht sind, die sich an der Unterseite der Thyristoreinrichtung befindet.

Die herkömmliche Anordnung gibt jedoch keinerlei Anregung, sowohl den Dünnschichtbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp als auch den Schutzringbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats auszubilden, und zwar als Bestandteile des Trennbereiches.

In der US 5 835 985 ist eine rückwärts leitende Thyristoreinrichtung angegeben, wobei sowohl ein Dünnschichtbereich als auch ein Schutzringbereich vorgesehen sein kann, allerdings handelt es sich dort um eine andere Bauform als beim Anmeldungsgegenstand.

In der EP 0 143 259 B1 ist ein Thyristor angegeben, bei dem ein Schutzringbereich vorgesehen ist, der einen inneren Schutzring und einen den inneren Schutzring umgebenden äußeren Schutzring aufweist, welche sich von einer Oxidschicht an der Oberseite der Baugruppe weit in die Tiefe der Thyristoreinrichtung erstrecken.

Eine weitere rückwärts leitende Thyristoreinrichtung ist aus der DE 196 40 656 A1 bekannt. Allerdings sind in deren Trennbereich weder ein Dünnschichtbereich noch ein Schutzringbereich ausgebildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine rückwärts leitende Thyristoreinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der ein Trennbereich eine kleine Oberfläche besitzt und die Isolationseigenschaften gleichmäßig ausgebildet sind.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine rückwärts leitende Thyristoreinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 anzugeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Thyristoreinrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung hat der Trennbereich insgesamt eine kleine Oberflächengröße, und die Abweichungen der Isolationseigenschaften in dem Trennbereich sind gering. Da der Dünnschichtbereich in dem Trennbereich selbst ausgebildet ist, wird es möglich, eine Zerstörung des Schaltelements infolge einer Konzentration von Kriechströmen zu verhindern.

Der Abstand zwischen dem Schutzringbereich und dem Diodenbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp sowie der Abstand zwischen dem Schutzringbereich und dem Basisbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist bevorzugt jeweils 30 μm oder kleiner. Dies dient der Erhöhung der Durchbruchspannung der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung.

Die Tiefe des Schutzringbereichs ist bevorzugt kleiner als die Tiefe des Diodenbereichs vom zweiten Leitfähigkeitstyp und die Tiefe des Basisbereichs vom zweiten Leitfähigkeitstyp.

Es wird bevorzugt, daß zwei oder mehr solche Schutzringbereiche gebildet sind. Dies dient der Erzielung von ausreichenden Isolationseigenschaften in dem Trennbereich.

Der Abstand zwischen den Schutzringbereichen ist bevorzugt 30 μm oder kleiner. Dies dient der Erhöhung der Durchbruchspannung der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung.

Die Tiefe des Dünnschichtbereichs ist bevorzugt 10 μm oder kleiner. Dies dient der Erzielung von ausreichenden Isolationseigenschaften in dem Trennbereich.

Die Konzentration von Störstellen vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die in dem Dünnschichtbereich enthalten ist, ist bevorzugt niedriger als die Konzentrationen von Störstellen des zweiten Leitfähigkeitstyps, die in dem Diodenbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp und dem Basisbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten sind.

Die Konzentration von Störstellen vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die in dem Schutzringbereich enthalten ist, ist bevorzugt höher als die Konzentrationen von Störstellen vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die in dem Diodenbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp und dem Basisbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten sind.

Es wird bevorzugt, daß die Konzentrationen von Störstellen vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die in dem Schutzringbereich, dem Diodenbereich und dem Basisbereich vom zweiten Leitfähigkeits typ sowie in dem Dünnschichtbereich enthalten sind, in der genannten Reihenfolge fortschreitend niedriger sind.

Wie vorstehend deutlich beschrieben wird, ist es mit der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung gemäß der Erfindung möglich, die Größe der Oberfläche des Trennbereichs zu verringern und somit das Element kleiner zu bauen.

Bei der Fertigung einer Vielzahl von solchen rückwärts leitenden Thyristoreinrichtungen ist es ferner möglich, Abweichungen der Isolationseigenschaften des Trennbereichs zu verringern und somit sicherzustellen, daß die Elementeigenschaften gleichmäßig sind.

Außerdem ist es möglich, die Zerstörung des Elements durch Kriechströme zu verhindern und dadurch die Fertigungsausbeute der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtungen zu verbessern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
1 einen Querschnitt der bevorzugten Ausführungsform der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung der Erfindung;
2 einen Querschnitt des ersten Beispiels der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung der Erfindung;
3 den Zusammenhang zwischen den Abständen zwischen den p-leitenden Bereichen und der Durchbruchspannung;
4 einen Querschnitt des zweiten Beispiels der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung der Erfindung;
5 den Zusammenhang zwischen der Tiefe der Dünnschichtbereiche und dem Widerstandswert;
6 den Zusammenhang zwischen der Konzentration der Dünnschichtbereiche und dem Widerstandswert;
7 einen Querschnitt des dritten Beispiels der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung der Erfindung;
8 einen Querschnitt der herkömmlichen rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung; und
9 ein Schaltbild der herkömmlichen rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung.
1 ist ein Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung. Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fertigungsschritte der Aufbau der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung beschrieben.
Für die rückwärts leitende Thyristoreinrichtung, die allgemein mit 100 bezeichnet ist, wird zuerst ein n^–-Siliziumhalbleitersubstrat 1 mit einer ersten Hauptoberfläche und einer zweiten Hauptoberfläche hergestellt. Die Störstellenkonzentration von n-leitenden Störstellen in dem Halbleitersubstrat 1 ist ca. 7 × 10¹⁶ Atome/cm³.
In einem Diodenbereich A wird eine p-Schicht 2 durch Diffundieren oder dergleichen auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 gebildet. Die Störstellenkonzentration von p-leitenden Störstellen in der p-Schicht 2 ist ca. 1 × 10¹⁶ Atome/cm³ bis 7 × 10¹⁶ Atome/cm³ und bevorzugt ca. 4 × 10¹⁶ Atome/cm³.
In einem GTO-Thyristorbereich B werden eine p-Basisschicht 2' und eine n-Kathodenschicht 3 nacheinander auf der ersten Hauptoberfläche gebildet. Die Störstellenkonzentration von p-leitenden Störstellen in der p-Basisschicht 2' ist ungefähr gleich der der p-Schicht 2. Die Störstellenkonzentration von n-leitenden Störstellen in der n-Kathodenschicht 3 ist ca. 5 × 10¹⁹ Atome/cm³.
Dann wird ein Bereich, der den Trennbereich C aufweist, geätzt, so daß die p-Basisschicht 2' unter der n-Kathodenschicht 3 freigelegt wird.
In der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 wird eine n⁺-Schicht 4 durch Diffundieren oder dergleichen gebildet. Danach werden auf der n⁺-Schicht 4 eine n⁺⁺-Schicht 6 und die p-Schicht 5 gebildet. Die n⁺-Schicht 4 und die n⁺⁺-Schicht 6 wirken als n-seitiger Bereich des Diodenbereichs A und außerdem als ein n-Basisbereich des GTO-Thyristorbereichs B.
Die Störstellenkonzentration von n-leitenden Störstellen in der n⁺-Schicht 4 ist ca. 3 × 10¹⁵ Atome/cm³, die Störstellenkonzentration von n-leitenden Störstellen in der n⁺⁺-Schicht 6 ist ca. 1 × 10² Atome/cm³, und die Störstellenkonzentration von p-leitenden Störstellen in der p-Schicht 5 ist ca. 1 × 10¹⁸ Atome/cm³.
Dann werden in dem Trennbereich C p-leitende Schutzringbereiche 7 durch Diffundieren oder dergleichen in der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats 1 gebildet. Die Störstellenkonzentration von p-leitenden Störstellen in den Schutzringbereichen 7 ist ca. 1 × 10¹⁶ Atome/cm³ bis 1 × 101 Atome/cm³ und bevorzugt ca. 5 × 10¹⁶ Atome/cm³.
Wenn mehr p-leitende Schutzringbereiche 7 gebildet werden, kann die Isolation zwischen der p-Schicht 2 und der p-Basisschicht 2' verbessert werden. Andererseits führt eine Erhöhung der Anzahl Schutzringe 7 zu einer Zunahme der Breite des Trennbereichs C. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache wird die Anzahl der Schutzringbereiche 7 bevorzugt geeignet vorgegeben. Bei der vorliegenden Ausführungsform werden zwei Schutzringbereiche 7 gebildet.
Dann werden p-Dünnschichtbereiche 8 durch Diffundieren oder dergleichen auf der ersten Hauptoberfläche des Halbleitersub strats 1, die zu der Oberfläche des Trennbereichs C freiliegt, gebildet. Die Störstellenkonzentration von p-leitenden Störstellen in den Dünnschichtbereichen 8 ist ca. 5 × 10¹⁵ Atome/cm³ bis 5 × 10¹⁶ Atome/cm³ und bevorzugt ca. 1 × 10¹⁶ Atome/cm³.
Schließlich wird eine Kathodenelektrode 12 auf der p-Schicht 2 in dem Diodenbereich A angeordnet, eine Steuerungselektrode 11 wird auf der p-Basisschicht 2' in dem GTO-Thyristorbereich B angeordnet, und eine Kathodenelektrode 10 wird auf der n-Kathodenschicht 3 angeordnet. Auf der zweiten Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats wird eine Anodenelektrode 13 als gemeinsame Elektrode für den Diodenbereich A und den GTO-Thyristorbereich B angeordnet.
In der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform macht es daher eine diskrete Isolation mittels der Schutzringbereiche 7 in dem Trennbereich C möglich, die Größe des Trennbereichs C zu verringern. Außerdem ist es möglich, Schwankungen der Isolationseigenschaften (des Widerstandswerts) des Trennbereichs C weitgehend zu verringern.
Die JP 7-8656 A beschreibt eine Struktur, bei der nur die Schutzringbereiche in dem Trennbereich C gebildet sind.
Im Fall einer Struktur, die nur die Schutzringbereiche aufweist, besteht jedoch dann, wenn innerhalb der Schutzringbereiche oder dergleichen ein Defekt die Isolationsfähigkeit der Schutzringbereiche verschlechtert, ein Problem im Fall der Erzeugung eines Kriechstroms.
Dabei fließt ein Kriechstrom konzentriert in dem Bereich der Oberflächen des Halbleitersubstrats 1 beispielsweise zwischen den Schutzringbereichen 7 und der p-Schicht 2, was wiederum zu der Zerstörung des Elements führt.
Selbst wenn die Kriechstrommenge äußerst gering ist, so daß die rückwärts leitende Thyristoreinrichtung noch brauchbar bleibt, wird doch infolge der Zerstörung des Elements, die durch die Konzentration des Kriechstroms ausgelöst wird, die rückwärts leitende Thyristoeinrichtung in einigen Fällen schließlich unbrauchbar.
Bei der bevorzugten Ausführungsform müssen also bei der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung die Dünnschichtbereiche 8 vom p-Typ gebildet werden, so daß dann, wenn ein Kriechstrom erzeugt wird, dieser im Inneren der Dünnschichtbereiche 8 fließt. Das ermöglicht es, eine Konzentration des Kriechstroms, die im Fall der herkömmlichen Techniken auftritt, zu vermeiden und dadurch zu verhindern, daß eine Stromkonzentration das Element zerstört.
Beispiel 1
2 zeigt ein erstes Beispiel. Die Struktur einer rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung 100 ist die gleiche wie die der in 1 gezeigten Thyristoreinrichtung. Bei der in 2 gezeigten rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung 100 weist der Trennbereich C zwei Schutzringbereiche 7 auf.
Außerdem ist der Abstand zwischen dem Schutzringbereich 7 und der p-Schicht 2, der Abstand zwischen dem Schutzringbereich 7 und der p-Basisschicht 2' sowie der Abstand zwischen den beiden Schutzringbereichen 7 jeweils 30 μm.
3 zeigt den Zusammenhang zwischen den Abständen zwischen den Schutzringbereichen 7 und der p-Schicht u. dgl. und einer Durchbruchspannung zwischen der Anodenelektrode und der Kathodenelektrode. Die Durchbruchspannung zwischen der Anodenelek trode und der Kathodenelektrode ist als Verhältnis ausgedrückt, wobei angenommen wird, daß eine Durchbruchspannung 1 ist, wenn die Abstände zwischen den Schutzringbereichen 7 und der p-Schicht 2 u. dgl. 30 μm sind.
Wie aus 3 ersichtlich ist, nimmt die Durchbruchspannung ab, wenn die Abstände 30 μm überschreiten. Wenn die Abstände 50 μm oder kleiner sind, nimmt die Durchbruchspannung insbesondere um bis zu 25 % ab.
Wie 2 zeigt, sind daher die Abstände zwischen den Schutzringbereichen 7 und der p-Schicht 2 und dergleichen bevorzugt 30 μm oder kleiner.
Beispiel 2
4 zeigt ein zweites Beispiel der Erfindung. Die Struktur einer rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung 100 ist gleich der der Thyristoreinrichtung von 1. Bei der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung 100 von 4 weist der Trennbereich C zwei Schutzringbereiche 7 auf. Die Abstände zwischen den Schutzringbereichen 7 und der p-Schicht 2 und dergleichen sind jeweils 30 μm.
5 zeigt den Zusammenhang zwischen der Tiefe der Dünnschichtbereiche 8 und einem Widerstandswert zwischen der Kathodenelektrode 12 der Diode und der Kathodenelektrode 10 des GTO-Thyristors. Der Widerstandswert wird als Verhältnis ausgedrückt unter der Annahme, daß ein Widerstandswert 1 ist, wenn die Tiefe der Dünnschichtbereiche 8 einen wert von 10 μm hat.
Wie 5 zeigt, nimmt der Widerstandswert allmählich zu, wenn die Tiefe der Dünnschichtbereiche 8 kleiner als ca. 10 μm wird. Wenn dagegen die Tiefe ca. 10 μm oder mehr beträgt, ist der Widerstandswert ungefähr konstant.
Zur Erzielung von ausgezeichneten Isolationscharakteristiken an dem Trennbereich C ist daher die Tiefe der Dünnschichtbereiche 8 bevorzugt 10 μm oder geringer.
6 zeigt den Zusammenhang zwischen der Konzentration der Dünnschichtbereiche 8 und dem Widerstandswert zwischen der Kathodenelektrode 12 der Diode und der Kathodenelektrode 10 des GTO-Thyristors. Der Widerstandswert ist ausgedrückt in Prozent (%) einer Zunahme ausgehend von einem Standard-Widerstandswert, wobei davon ausgegangen wird, daß die Konzentration der Dünnschichtbereiche 8 einen Wert von 5 × 10¹⁶ Atome/cm³ hat.
6 zeigt deutlich, daß es möglich ist, den Widerstandswert der Dünnschichtbereiche 8 zu erhöhen, wenn die Konzentration der p-leitenden Störstelle in den Dünnschichtbereichen 8 niedriger ist.
Um also in dem Trennbereich C ausgezeichnete Isolationseigenschaften zu erzielen, ist die Konzentration der Dünnschichtbereiche 8 bevorzugt 5 × 10¹⁶ Atome/cm³ oder niedriger.
Beispiel 3
7 zeigt ein drittes Beispiel. Die Struktur einer rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung 100 ist gleich der der Thyristoreinrichtung in 1. Bei der rückwärts leitenden Thyristoreinrichtung 100 von 7 weist der Trennbereich C zwei Schutzringbereiche 7 auf, und die Abstände zwischen den Schutzringbereichen 7 und der p-Schicht 2 und dergleichen sind jeweils 30 μm oder kleiner.
Ferner sind die Konzentrationen der p-leitenden Störstellen in den Schutzringbereichen 7, der p-Schicht 2 und der p-Basisschicht 2' sowie den Dünnschichtbereichen 8 in dieser Reihenfolge fortschreitend niedriger.
Die Tiefe der Schutzringbereiche 7 ist außerdem flacher als die p-Schicht 2 und die p-Basisschicht 2'.
Dadurch sollen Höchstwerte von elektrischen Feldern zwischen P, N und P aufgrund des Wachstums einer Verarmungsschicht auf der Kathodenseite zu den Schutzringbereichen 7 mittels der flachen Schutzringbereiche 7 unterdrückt werden.
Es besteht also eine Tendenz, daß die elektrischen Felder, die zwischen P, N und P erzeugt werden, um so höher sind, je tiefer die Schutzringbereiche 7 sind, während die elektrischen Felder um so gemäßigter sind, je flacher die Schutzringbereiche 7 sind. Außerdem besteht die Tendenz, daß die zwischen den tiefen Bereichen erzeugten elektrischen Felder hoch und diejenigen zwischen den flachen Bereichen niedrig sind.
Mit den flachen Schutzringbereichen 8 ist es somit möglich, die zwischen P, N und P erzeugten elektrischen Felder zu verringern.

Claims

Rückwärts leitende Thyristoreinrichtung, bei der eine Diode und ein Thyristor antiparallel verbunden und auf demselben Substrat gebildet sind, wobei die Thyristoreinrichtung folgendes aufweist: – ein Halbleitersubstrat (1) von einem ersten Leitfähigkeitstyp; – einen Diodenbereich (2) von einem zweiten Leitfähigkeitstyp der Diode, der in einer Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) gebildet ist; und – einen Basisbereich (2') vom zweiten Leitfähigkeitstyp des Thyristors, der in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) so gebildet ist, daß er von dem Diodenbereich (2) des zweiten Leitfähigkeitstyps durch einen Trennbereich (C) getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennbereich einen Dünnschichtbereich (8) vom zweiten Leitfähigkeitstyp und einen Schutzringbereich (7) vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, und daß der Dünnschichtbereich (8) und der Schutzringbereich (7) in der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) gebildet sind.
Thyristoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl ein Abstand zwischen dem Schutzringbereich (7) und dem Diodenbereich (2) vom zweiten Leitfähigkeitstyp als auch ein Abstand zwischen dem Schutzringbereich (7) und dem Basisbereich (2') vom zweiten Leitfähigkeitstyp jeweils 30 μm oder kleiner ist.
Thyristoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Schutzringbereichs (7) geringer als die Tiefe des Diodenbereichs (2) vom zweiten Leitfähigkeitstyp und die Tiefe des Basisbereichs (2') vom zweiten Leitfähigkeitstyp ist.
Thyristoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr derartige Schutzringbereiche (7) vorgesehen sind.
Thyristoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Schutzringbereichen (7) 30 μm oder kleiner ist.
Thyristoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des Dünnschichtbereichs (8) 10 μm oder kleiner ist.
Thyristoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration von Störstellen vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die in dem Dünnschichtbereich (8) enthalten ist, niedriger ist als die Konzentrationen von Störstellen vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die in dem Diodenbereich (2) vom zweiten Leitfähigkeitstyp und dem Basisbereich (2') vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten sind.
Thyristoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration von Störstellen vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die in dem Schutzringbereich (7) enthalten ist, höher ist als die Konzentrationen von Störstellen vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die in dem Diodenbereich (2) vom zweiten Leitfähigkeitstyp und dem Basisbereich (2') vom zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten sind.
Thyristoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationen von Störstellen vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die in dem Schutzringbereich (7), dem Diodenbereich (2) und dem Basisbereich (2') vom zweiten Leitfähigkeitstyp sowie in dem Dünnschichtbereich (8) enthalten sind, in der genannten Reihenfolge fortschreitend niedriger sind.